Detail předmětu

Elektronické filtry

FEKT-BKC-ELFAk. rok: 2023/2024

Analogové filtry jsou stále nedílnou součástí všech složitějších elektronických zařízení. Jejich analýza a proces návrhu tak patří mezi základní, aplikačně zaměřené, dovednosti bakalářů. V předmětu jsou vyučovány pasivní a aktivní filtrační struktury s tradičními i nekonvenčními funkčními bloky (syntetické induktory, prvky známé jako FDNR, superinduktory), filtry využívající speciální fyzikální principy (SAW, krystalové filtry) a filtry založené na spínaných dějích (spínané kapacitory). Z hlediska praktické použitelnosti se jedná o setrvačné elektronické systémy zpracovávající v reálném čase spojité signály o kmitočtech do zhruba 100MHz. V počítačových cvičeních je řešena problematika analýzy a syntézy typických zapojení filtrů pomocí dostupných programů (Orcad Pspice, Snap, NAF, Matlab, Mathcad) včetně optimalizace návrhu filtru z různých hledisek.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Vstupní znalosti

Jsou požadovány středoškolské znalosti matematiky (operace se zlomky, řešení soustavy lineárních rovnic, algebraické úpravy rovnic, Laplaceova transformace) a elektroniky (princip pasivních a základních aktivních součástek), sestavení diferenciálních rovnic jednoduchého obvodu rovněž patří mezi požadované schopnosti. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Počítačová cvičení během semestru (20 bodů), laboratorní měření (20 bodů), písemná závěrečná zkouška (60 bodů).
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s problematikou filtrace spojitých signálů a návrhu pasivních i aktivních analogových filtrů pro praktické aplikace v kmitočtových pásmech do 100 MHz.
Absolvent předmětu:
1. rozumí základním vlastnostem elektrických filtrů a principu filtrace v časové i kmitočtové oblasti
2. umí interpretovat libovolnou přenosovou funkci a odvodit příslušné kmitočtové charakteristiky
2. je schopen navrhnout pasivní i aktivní filtr pro danou aplikaci včetně výpočtu numerických hodnot všech součástek
3. popsat funkci krystalových a SAW filtrů i struktur se spínanými kapacitory
4. kompletně analyzovat a navrhovat filtrační obvod na počítači

Základní literatura

T. DOSTÁL: Elektrické filtry - počítačová cvičení. Elektronická skripta. UREL, 2004. (CS)

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Úvod do problematiky analogových kmitočtových filtrů, základní pojmy spadající do filtrace signálů, typy a rozdělení filtrů, pasivní filtry prvního a druhého řádu, aktivní filtry a kaskádní syntéza kmitočtových filtrů, multifunkční filtry, filtry se syntetickými funkčními bloky (induktor, FDNR), všepropustné fázovací články, filtry se spínanými kapacitory, filtry s krystaly, monolitické filtry, SAW filtry. 

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Analýza kmitočtových filtrů v programu Orcad Pspice (základní a pokročilé postupy), optimalizace aktivních filtrů, program NAF, návrh syntetických funkčních bloků, audio filtry a ekvalizéry, filtry se spínanými kapacitory.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Laboratorní měření vybraných struktur pasivních a aktivních kmitočtových filtrů, studenti postupně měří osm různých přípravků. 

Elearning